电控发动机传感器特性变化引起故障的分析
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作者: 杨水永
摘要： 本文以电控发动机传感器特性发生变化导致的故障分析为例，说明当传感器输送给ECU的信号值不正确但没有超出故障自诊断系统所监控的范围时，将不会存储故障代码，修理中应根据发劫机的故障征兆进行分析判断，通过对传感器单体进行针对性检测，以找到并排除故障。
关键词： 汽车故障自诊断系统 传感器 特性变化 故障码 ECU
电控发动机传感器特性变化引起的故障有：空气流量传感器特性变化引起的故障；水温传感器特性变化引起的故障；节气门位置传感器特性变化引起的故障；主氧传感器特性变化引起的故障。
电控发动机主要是通过各种传感器来监测发动机实际工作状况，将发动机各种状态的物理量转换成相应的电信号，输送给电控单元（ECU）。ECU 综合处理这些信号后，发出控制数据，而执行器接收这些数据后，将其转换成物理或机械动作，改变发动机的工作状态。如果传感器灵敏度下降，测量误差加大，或响应速度变慢，即传感器的工作特性发生了变化，则会导致ECU输入信号失真，计算结果不准确，使输出到各执行器的控制信号不适合汽车当时的工况要求，于是发动机会出现各种故障现象。但是，由于此时传感器输送ECU的信号值并没有超出故障自诊断系统所监控的范围，所以并没有存储故障代码，这给故障诊断带来了一定的难度。显然，那种认为传感器只要有信号，发动机就能正常工作的观点是错误的。本文通过实例分析电控发动机的主要传感器因工作特性变化而引起的故障。
1.空气流量传感器特性变化引起的故障分析
空气流量传感器是L型电控燃油喷射系统中测量进气量的重要传感器。该传感器是将吸入的空气量转换成电信号输入到ECU，与转速信号一起作为决定喷油量的基本信号。ECU根据空气流量传感器输送来的电压信号计算喷油量，如果传感器工作特性不良，输送给ECU的电压信号并没有正确反映进气量，ECU就会发出错误的指令，造成混合气过浓或过稀，进而产生发动机功率下降，油耗增加、运转不平稳、有害物增加和容易爆震等故障现象。
实例：一辆99款桑塔纳时代超人轿车，故障现象为加速不良、易回火和燃油消耗量较大，且没有故障代码。
根据故障现象分析，该车很可能是燃油供给系统出了故障。按照其燃油喷射系统的控制原理可知，决定基本喷油量的是空气质量和转速信号。经过一般性检察并没发现异常情况。后来用修车王检测仪器测数据流，发现该车进入发动机的空气质量数据值高于正常值。说明空气流量传感器工作不良，导致向ECU提供的信号出现很大偏差。ECU根据此信号作出错误的计算，延长喷油时间，造成混合气过浓，从而出现上述故障现象。由于自诊断系统不能监测传感器的特性变化，所以没产生故障代码。
更换了空气流量传感器，经路试，故障现象消失。
2.水温传感器特性变化引起的故障分析
水温传感器由温度变化非常灵敏感的负温度系数热敏电阻构成。该电阻具有外界温度越高其电阻值越小的特性。根据这一特性，利用电阻值的变化检测冷却液的温度，并将这一信号输送给ECU，作为喷油量的重要信号。
冷却液温度传感器的正常使用范围是-30℃― 120℃，其对应的输出电压值为0.3V―4.7V。当ECU检测到超出这个范围的输出电压信号时，即可判断系统故障，一方面点亮故障指示灯并记忆故障代码，另一方面提供一个预先记忆在ECU存储器内的80℃冷却液温度的固定值，用于继续控制发动机运转，防止由于信号失常使汽车不能行驶。但是，当冷却液温度传感器的输出特性发生了偏移，其值又没有超出ECU所监测的范围时，ECU就会对此非正常信号作出错误的判断。从而导致喷油信号不正常，发动机工况不良。
实例：一辆99款桑塔纳时代超人轿车，故障现象为怠速发抖，没有故障代码。
由于没有故障代码，无法判断故障发生的部位。根据故障现象，对可能发生的机械故障进行了检查，排除了节气门积碳和怠速控制执行器阻塞等故障原因。然后利用VAG1552检测仪的数据流功能对电控系统进行检查。在观察冷却液温度的数据值时，发现在怠速时显示的温度不正常，并且数据值不稳，有波动现象。踩下加速踏板，使发动机转速上升。因此可以判断是冷却液温度传感器的工作特性发生了变化，造成了喷油修正信号不准。
更换了冷却液温度传感器后试车，故障排除。
3.节气门位置传感器特性变化引起的故障分析
节气门位置传感器是将节气门的开度，即发动机负荷的变化转变为电信号输送给ECU。ECU根据此信号，来判断汽车所处的工况，及时对喷油量进行修正。如果节气门位置传感器工作特性不良，就会造成ECU对当前汽车所处工况判断上的错误，使喷油量的调节与发动机工况不适应，从而产生故障。
实例：一辆99款桑塔纳时代超人轿车，故障现象为加速不良，无故障代码。
在没有故障代码的情况下，可能是电控系统没有故障，也有可能是电控系统的故障，但是诊断系统检测不到。根据这种分析，首先对燃油压力进行了检测。从结果看，燃油系统油压正常。接着用VAG1552检测仪的数据功能检查了节气门位置传感器和空气流量传感器的动态数据流。在节气门从怠速位置打开到全开位置时，吸入的空气量和喷油时间随节气门开大而均匀增加，一切正常。在快速踩下加速踏板时，吸入的空气量的数据值正常，但是节气门开度角数据值变化出现了异常。从怠速位置开启到左右范围内，数据值提高迅速；在范围内数据值提高较慢，即数据值变滞后于节气门实际开度角变化。由此可以判断由于节气门位置传感器工作特性发生了变化，节气门灵敏度下降，对节气门快速开启反应迟钝，ECU发生错误的指令，使喷油器不能迅速响应节气门开度变化，喷油滞后，从而造成发动机转速提高缓慢，加速不良。
更换节气门位置传感器，经路试，故障现象消失。
4.主氧传感器特性变化引起的故障分析
主氧传感器的作用是检测排气中氧的含量，以确定实际空燃比是比理论空燃比（14.7）小还是大,向发动机ECU反馈相应电压信号,发动机ECU根据主氧传感器的反馈的空燃比信号,修正喷油量。氧传感器的信号电压范围是0.1―0.9 V，信号电压小于0.45V，氧传感器反馈给ECU的信号是混合气稀，信号电压大于0.45V，反馈信号表示混合气浓。
氧传感器信号断路，发动机ECU一定设置故障代码，但是如果氧传感器一直小于0.45V，发动机ECU不一定设置故障代码，所以当发动机运行不良，怠速不稳，排气管冒黑烟时必须检测氧传感器的信号。
实例：一辆桑塔纳时代超人轿车，故障为发动机运行不良，怠速不良，排气管冒黑烟，无故障代码。
根据现象排除机械上产生的故障，然后用修车王检测仪测数据流，发现该传感器一直以小于0.45V的电压信号反馈给发动机ECU，ECU接收到氧传感器的信号，以为发动机混合气过稀，就指令喷油器，延长喷油时间，增加喷油量，氧传感器的反馈电压信号仍旧不变，使混合气越来越浓，排气严重冒黑烟。又因为氧传感器有电压信号输出，没有超出信号范围，所以无故障代码。
更换氧传感器，经路试，故障排除。
根据实践，传感器的特性变化引起的故障一般没有故障代码，可以通过读数据流的方法来确定故障的部位。
参考文献：
［1］夏令伟.汽车电控发动机构造与维修.北京：人民交通出版社，2002.7.
［2］张立新，陈天明等.桑塔纳2000/桑塔纳轿车电控与电气系统检修图解.机械工业出版社，2005.10.
［3］邹长庚.现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断（上）.北京：北京理工大学出版社，2004.06.
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